[发明专利]一种齿轮磨削加工方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮加工方法及设备，特别是一种齿轮磨削加工方法及设备。

背景技术

齿轮加工有成型铣刀铣齿、滚刀滚齿、蜗杆砂轮磨削等加工方法，单件生产还可以用电火花线切割直齿齿轮；其中滚齿后剃齿或者磨齿的工艺路线，是最为典型的工业化批量生产方法。但是剃齿加工只适合软齿面，无法加工热处理后的硬齿面，并且剃齿刀制造精度要求高，价格昂贵。磨齿一般采用碟形砂轮或者蜗杆砂轮与齿坯做展成运动，进行齿面磨削，一般用于剃齿或热处理之后的精加工。无论是采用碟形砂轮还是蜗杆砂轮，其与齿面之间接触属于硬性点接触，不仅磨削效率较低，磨削热量也不容易散发，会产生热变形甚至表面烧伤。而砂轮磨损后影响齿形精度，需要通过频繁修磨补偿其磨损。

砂带磨削是一种非常高效的加工方法，并且发热量较小，工件表面不会烧伤，加工效率远超砂轮磨削，几乎接近普通切削加工的效率；高速运转的砂带惯性小，安全系数高，不需修整，更换方便，并且加工精度表面质量也能达到高精度的要求。

发明内容

本发明提供一种齿轮磨削加工方法及设备，改变现有砂轮磨削的点接触，使砂带与齿轮齿面的母线相接触，砂带和齿坯之间做展成运动，或者砂带在压磨板作用下与齿面全接触，靠压磨板的形状复制出齿轮的齿面轮廓，解决传统齿轮磨床频繁修整砂轮，加工效率低的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。

一种齿轮磨削加工方法，其特征是：磨削加工对象是已经具有齿槽齿形的齿坯；环形砂带被约束装置约束成具有两个相对磨削段的特定形状，参与磨削齿坯的两个齿面，环形砂带相对于齿坯沿齿宽方向高速运动，使环形砂带与齿轮的齿面母线相接触，在齿宽方向磨削齿面，同时齿坯相对环形砂带做往复平动和转动进给运动，依次磨削每个齿槽齿面，每磨削完毕一对齿面，环形砂带离开齿坯退刀，齿坯转动一个齿的分度夹角，再次重复平动和转动，直到所有的齿面被磨削并符合尺寸精度为止。

本发明采用约束装置，将环形砂带约束成是与齿轮对应的标准齿条单个齿廓形状一致的楔形，或者是与齿轮的曲面齿面互相吻合匹配的曲面轮廓形状；由于砂带被刚性的背靠压磨板约束，砂带与齿坯的接触线为齿面的母线或者整个齿面，从而实现线接触磨削或者面接触磨削，使磨削效率大大提高。

当特定形状为楔形时，齿坯平动和转动同时进行，环形砂带相对齿坯做展成啮合进给运动，齿坯平动的线速度等于转动的角速度乘以齿轮分度圆半径。

当特定形状为曲面轮廓形状时，齿坯平动和转动同时进行，砂带朝着齿坯齿面法向进给运动。

本发明提供的加工方法主要针对已经具有齿槽齿形的齿坯，如直接锻造出齿形的精锻齿轮毛坯，或者是经过滚齿加工了的齿轮粗坯。 砂带和压磨板构成了磨削加工的齿条砂带或成型砂带。刚性的压磨板保证了齿条的形状精度，通过齿坯相对于齿条的滚动，达到砂带齿条和齿坯共轭展成运动磨削的目的。而采用与齿轮齿廓吻合对应的曲面压磨板进行仿形磨削，磨削效率更高，适合大模数非淬硬齿轮的表面修光。

当磨削斜齿轮时，砂带运动方向与齿轮轴线呈一定夹角，以满足斜齿轮螺旋角的需要。同样，磨削锥齿轮时，齿轮轴线与砂带运动方向呈一定夹角，使砂带运动方向和锥齿轮顶角母线平行。

本发明还提供了一种齿轮磨削加工设备，一种齿轮磨削加工设备，其特征是：由床身、砂带、约束装置、齿坯旋转分度头、齿坯平动工作台、升降台、齿坯倾角台、砂带进给工作台、砂带偏摆旋盘以及数控系统组成，升降台设置在床身前面，砂带进给工作台设置在床身顶部；

砂带偏摆旋盘安装在砂带进给工作台上，其旋转轴线平行于砂带进给工作台的导轨方向；环形砂带及约束装置安装在砂带偏摆旋盘上，砂带偏摆旋盘能绕其旋转轴线在±90度范围内旋转；砂带进给工作台导轨方向垂直于与齿坯平动工作台导轨方向，且均为水平运动；

齿坯平动工作台安装在升降台上，齿坯倾角台安装在齿坯平动工作台上，齿坯倾角台可以绕其轴线在0度至－90度范围内旋转，其旋转轴线平行与齿坯平动工作台导轨方向；齿坯旋转分度头安装在齿坯倾角台上，齿坯倾角台绕其轴线在0度至－90度范围内旋转时，齿坯的轴线与砂带偏摆旋盘的轴线从90度至0度的夹角变化；

齿坯安装在齿坯旋转分度头的芯轴上，齿坯旋转分度头可以绕其旋转轴线任意旋转；

所述数控系统至少为三轴联动数控系统，可驱动包括齿坯旋转分度头、齿坯平动工作台、砂带进给工作台或者砂带偏摆旋盘三轴联动，实现进给、退刀和分度旋转动作。

所述约束装置由驱动轮、涨紧轮或从动轮、压磨板、压带轮或者导向器组成。

本发明的有益效果是：